Introdução
A aplicação generalizada da soldadura a laser para ligas de alumínio na produção industrial produziu benefícios significativos para o desenvolvimento sustentável e o progresso socioeconómico, uma vez que aumenta simultaneamente a resistência da soldadura e reduz o consumo de energia. Apesar das perspectivas promissoras para estas ligas, a investigação actual que aborda especificamente a redução do consumo de energia durante os seus processos de soldadura a laser permanece limitada. Este estudo atinge o duplo objetivo de aumentar a resistência das juntas e reduzir o consumo de energia, incorporando vestígios de nanotubos de carbono na liga de alumínio 2A12. O estudo define “eficiência de soldagem”, estabelece um modelo de consumo de energia para a soldagem a laser de ligas de alumínio e realiza uma análise comparativa entre o processo de soldagem a laser com adição de nanotubos de carbono e o processo de soldagem a laser padrão. Os resultados demonstram que a adição de nanotubos de carbono leva a uma redução do consumo de energia superior a 33% e a um aumento na resistência da junta de 101 MPa. Além disso, em comparação com outros processos de soldagem a laser para ligas de alumínio relatados na literatura existente, esta técnica apresenta vantagens significativas-de economia de energia. Essas melhorias de desempenho são atribuídas ao fato de que os traços de nanotubos de carbono aumentam a taxa de absorção do laser da liga de alumínio, enquanto os nanotubos que permanecem dentro da junta atuam como um meio de reforço. Este estudo oferece novos insights e metodologias para alcançar soldagem de ligas de alumínio com baixo-carbono e alta{13}}qualidade.
Este estudo melhorou significativamente a eficiência energética da soldagem a laser de ligas de alumínio e reduziu o consumo de energia de soldagem através da adição de vestígios de nanotubos de carbono. Primeiramente, foi realizada uma análise comparativa entre o processo de soldagem a laser padrão e o processo de soldagem a laser incorporando nanotubos de carbono, com base em modelos estabelecidos de consumo de energia e eficiência de soldagem. Em segundo lugar, o processo LC-3 foi comparado com dados de consumo de energia do laser relatados na literatura relevante. Simultaneamente, as propriedades mecânicas-uma métrica crítica para a qualidade da soldagem-foram incorporadas à estrutura de avaliação de cada junta. Em última análise, a correlação intrínseca entre as capacidades de poupança de energia do processo LC-3 e o melhor desempenho das juntas soldadas foi elucidada. As principais conclusões são resumidas da seguinte forma:
Comparado ao processo de soldagem a laser padrão, o processo de soldagem a laser que incorpora vestígios de nanotubos de carbono (LC-3) demonstrou um aumento de 33% na eficiência de soldagem e alcançou economias de energia de aproximadamente 33%. Além disso, o processo LC-3 apresentou vantagens significativas em termos de redução do consumo de material.
Em relação aos processos existentes, o processo LC-3 alcançou a maior eficiência de soldagem, atingindo 60 mm²/s·kW. Para ligas de alumínio de espessura equivalente, o processo LC-3 também demonstrou o menor consumo de energia do laser.
As características superiores de-economia de energia e alta{1}}eficiência do processo LC-3 decorrem principalmente das propriedades exclusivas de absorção de luz dos nanotubos de carbono. Ao preencher a costura de solda, esses nanotubos aumentaram significativamente a taxa de absorção de energia do laser da liga de alumínio, minimizando assim a perda de energia do laser durante os estágios iniciais do processo de soldagem.
